中国耕地空间格局变化及其生态系统服务价值响应

研究耕地空间格局变化对耕地生态系统服务供给能力的影响,能为我国耕地空间格局优化和耕地生态保护提供科学参考,具有重要的理论和实践意义。以往研究缺乏全国耕地生态系统服务供给能力动态变化的综合研究,因此在深入分析耕地空间格局演变的基础上,构建了图斑尺度的耕地生态系统服务价值时空异质评估模型,全面评估2000—2015年我国耕地生态系统服务价值,探究了我国耕地生态系统服务供给能力时空变化规律。结果表明:(1)2000—2015年,中国耕地重心持续向西北方向迁移,水田和旱地重心分别向西北和东北迁移。北方干旱半干旱区旱地持续增加,东北平原区水田持续增加,其他农业区耕地持续减少;(2)2000—2015年我国耕地生态系统服务总价值和单位面积价值均减少,减幅分别为1.35%和0.55%。耕地供给服务总价值和单位面积价值增加,调节服务、支持服务和文化服务总价值与单位面积价值均减少。(3)中国耕地生态系统服务价值变化空间分异明显。北方的北方干旱半干旱区、东北平原区耕地生态系统服务总价值增加,单位价值减少; 青藏高原区耕地生态系统服务总价值和单位价值均减少; 其他农业区耕地生态系统服务总价值减少,而单位价值增加。应通过优化耕地空间格局、精准实施耕地休养生息策略、建立耕地保护生态补偿机制等有效提升耕地生态系统服务供给能力。     

河南省巩义市土地利用演化及其生态系统服务价值响应

[目的] 从格网尺度探讨河南省巩义市1990-2019年区域土地利用演化及其生态系统服务价值（ESV）响应特征，为同类地区的快速城镇化地区生态系统保护和国土空间规划提供决策依据。[方法] 以河南省巩义市1990-2019年4期土地利用解译数据为基础，在格网尺度下，基于修正后的生态系统服务价值当量，估算巩义市生态系统服务价值，并深入探讨其空间自相关特征。[结果] ①研究期间，巩义市建设用地增幅最高，与此相反，水域和灌木林则出现大幅减少，两者降幅分别为-45.17%和-10.09%。用地类型转移方面，水域和耕地转出面积最多，主要转出类型分别为耕地和建设用地。②生态系统服务价值整体呈现出波动式下跌的趋势，近30 a共减少了34.851亿元。水域、乔木林和耕地是巩义市ESV的主要组成部分。从变化特征来看，水域ESV跌幅明显，共减少了35.549亿元。以水文调节和气候调节为主的调节服务在区域ESV构成中占主导地位，同时其近30 a来的损失率也处于高位。③空间探索性分析发现，ESV近30 a出现了大幅下降，区域城镇化进程对生态系统影响的负面效应显著，北部以水域、耕地和建设用地为主的ESV高值区和低值区变化较明显，南部以林地和高覆盖度草地为主的生态资源集中区则变化相对稳定。1990年ESV较高区域集中在黄河、伊洛河沿线及南部伏羲山等地，而ESV较低区域则主要以巩义市区及东西地形较为平坦区域一带；2000年以后，高值片区快速减少且多集中在黄河沿线；2000-2010年，主城区低值ESV区域受快速城镇扩张影响逐步蔓延，在城区及巩义-芝田镇-回郭镇、巩义-竹林镇-米河镇等西向和东向两条带状片区已形成ESV低值集聚区。[结论] 巩义市建设用地扩张加剧，由此引发的区域生态系统持续下降，且空间分布与人类社会经济发展紧密相关。     

基于CLUE-S模型的广西喀斯特山区生态系统服务价值变化研究

以广西2000年、2005年土地利用现状数据为基础,基于GIS平台,综合利用ArcGIS 10.1,CLUE-S模型以及SPSS 19.0等软件,结合谢高地等对中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,修正计算得到了2015年广西壮族自治区生态服务价值空间分布图与生态系统服务价值表,并同1995年、2000年和2005年数值对比揭示了广西喀斯特山区生态系统服务价值时空变化规律,发现构成该区生态系统服务价值主要土地类型是耕地、林地、草地;如果保持2001—2005年的人类影响不变,2015年广西喀斯特地区生态系统服务价值将基本平稳,达到664.39亿元;生态服务价值高值区有扩大趋势,同时低值区也仍然在扩大,中值区有所缩小,特别西南地区、东北地区低值区有所扩大,要警惕建设用地扩张与辐射作用,由此可见喀斯特地区生态环境保护形势依旧十分严峻。     

西安市土地利用变化及其生态系统服务价值研究

基于西安市1989-2009年的土地利用基础数据,以1989年为基准年,研究西安市土地利用变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:(1)研究区内1989-2009年土地利用变化较快,耕地、水域、草地、未利用地面积减少,建设用地、林地面积增加,土地利用综合指数下降了7.25;(2)研究区1989-2003年生态系统服务价值减少(2.60亿元),主要是因为建筑用地面积增加等造成的,2004年生态系统服务价值增加,2004-2009年生态系统服务价值在2004年的基础上减少了3.73亿元,此期间内耕地林地面积的减少、建设用地面积增加成为生态服务价值减少的主要影响因素.研究表明,西安市土地利用结构决定生态服务价值,生态服务价值反映了土地利用结构的生态优劣.     

滇中城市群土地利用转型及生态系统服务价值交叉敏感性分析

为探清滇中城市群土地利用转型对生态系统服务功能的影响,基于2000年、2010年、2020年3期Landsat TM/OLI遥感土地利用解译数据,运用土地利用动态变化模型、生态系统服务价值计算模型和土地利用转型生态贡献度研究了不同土地利用转型过程和生态系统服务价值的时空演变特征,并结合交叉敏感性系数模型定量评估了土地利用转型对生态系统服务价值的响应程度并划定敏感性分区。结果表明:(1)滇中城市群土地利用类型以林地、草地、耕地为主,建设用地持续扩张及耕地、水域、未利用地面积不断减少,草地和林地经历了“先减少后增加”的变化过程;(2)研究期间生态系统服务价值呈“先减少后增加”的趋势,地均生态系统服务价值高值区主要分布在滇池、抚仙湖和星云湖三大高原湖泊流域;(3)近20 a来,退耕还林、还草、还湖对生态系统服务功能改善的贡献度达49.10%,毁林开荒、围湖造田对林地、草地和水域的占用导致生态系统服务价值减少约2.65亿元;(4)耕地、林地、草地和水域向其他地类转型对生态服务价值的响应较为敏感,耕地、林地和草地与建设用地间转型的高生态敏感区集中在曲靖和楚雄,耕地与林地间转型的高生态敏感区分布较小,林地向草地和水域转型的低生态敏感区空间分布范围最广。综上,该区不同土地利用转型对生态系统服务功能影响显著。     

沈阳市土地生态系统服务价值变化研究

以1992年、2004年和2014年三期Landsat TM影像解译数据为依据,借助RS与GIS技术对沈阳市城区近22年来的土地利用变化进行分析;参考Costanza和谢高地等研究成果,制定出符合沈阳市的土地生态系统服务价值系数,对沈阳市土地生态系统服务价值变化进行了研究。结果显示:(1)1992~2014年间沈阳市土地利用发生了很大变化,建设用地明显增加,耕地和林地大幅度减少,草地、水域以及未利用地也表现为减少的状态;(2)研究区生态系统服务价值在1992~2004年间减少5.53亿元,在2004~2014年间减少10.52亿元,土地利用变化是导致生态系统服务价值空间分异的主要原因;(3)生态系统服务价值系数变化对生态系统服务价值变化缺乏弹性,相对敏感性为:耕地林地水域建设用地草地和未利用地。     

2007-2015年东莞市土地利用及其生态系统服务价值的时空演变

[目的] 研究2007-2015年东莞市的土地利用和生态系统服务价值的时空变化情况，以反映土地利用变化产生的生态效应，为区域土地资源可持续利用和生态环境保护决策提供参考。[方法] 运用土地利用及生态系统服务价值相关理论与方法，利用遥感、地理信息技术，分析土地利用与生态系统服务价值的时空变化情况。[结果] ①2007-2015年间，东莞市建设用地占研究区总面积50%以上，且持续增加，增加的面积以耕地、林地的转入为主，水域和林地面积先增加后减少，耕地和草地面积不断缩小。②研究期内，生态系统服务价值整体呈现下降趋势，总价值减少1.97×10⁸元，林地、水域的生态系统服务价值系数较大，价值的损益变化大，2015年，林地和水域价值共减少1.40×10⁸元。③从空间分布看，东莞市的生态系统服务价值以中部地区为中心，向东西延伸，形成了"高-低-高"的空间分布格局，主城区是整个东莞市生态系统服务价值的低值中心。[结论] 研究时段内，东莞市土地利用变化显著，生态系统服务价值整体下降，生态系统服务价值在空间上呈现出异质性，分布不均衡。     

三峡库区(重庆段)生态系统服务价值变化及其对人为干扰的响应

三峡库区(重庆段)为研究区,以ArcGIS软件为平台,结合2000—2015年该地区的土地利用/覆盖变化数据,应用Kriging插值法分析了(重庆段)生态系统服务价值与人为干扰空间分布特征及两者间的相互关系。结果表明:2000—2015年三峡库区(重庆段)各项服务功能中,食物生产功能价值逐渐下降,娱乐文化功能价值逐渐增加,其余的各项服务功能价值都是先增加后减少,生态服务价值总量是先增加后减少,2010年达到最大值;生态系统服务价值低值区集中于各区县建成区,生态系统服务价值高值区主要集中在林地分布区域;三峡库区(重庆段)人为干扰度空间分布格局是由南向北逐渐减弱,由东向西逐渐增强;人为干扰与与粮食生产功能价值呈正相关,与废物处理功能价值不相关,与其余各项功能价值均呈负相关。     

资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以安徽省淮南市为例

[目的]以安徽省淮南市为例,探讨资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响,为该市生态、经济、生态环境保护以及今后进行城市开发建设和农业发展提供科学参考。[方法]基于土地利用变化和生态系统服务价值评估的相关理论和方法,运用GIS软件,分析淮南市2000和2010年土地利用变化,并计算淮南市生态系统服务价值,研究土地利用变化对生态系统服务价值的影响。[结果]2000—2010年淮南市土地利用变化较大,主要土地类型以耕地、居民地及工矿用地和水域为主。土地利用结构发生变化,出现耕地、林地减少,水域、居民地及工矿用地、草地增加的现象。研究区生态系统服务价值总量呈减少的趋势,从2000年的11.72亿元减少到2010年的11.33亿元,减幅达3.33%。单位面积生态系统服务价值的分布变化也与研究区土地利用变化紧密相关,居民地及工矿用地的增加是造成生态系统服务价值减少的最主要原因。生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。[结论]淮南市应高度重视土地利用变化对生态系统服务价值的影响,优化调整土地利用结构,注重增加生态用地,稳步提升区域生态系统服务价值。     

山东省土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

[目的]对山东省土地利用变化及其对生态系统服务价值产生的影响进行分析,为区域环境保护和粮食安全提供保障。[方法]运用GIS技术获取山东省1995,2005,2015年土地利用类型数据,结合相关评价模型,对研究区生态服务价值的时空动态演变及其特征进行剖析。[结果](1)山东省土地利用类型主要以耕地为主,1995—2015年,耕地、林地、草地以及未利用地面积减少,建设用地和水域面积持续增加,建设用地的扩张主要由耕地转变而来;(2)1995—2015年,研究区内生态系统服务总价值共减少6.62×109元,变化率为-2.07%。20a间,水文调节的生态服务价值增加迅速,其他单项生态服务价值均呈现为减少的态势;从空间上来看,生态系统服务价值差异较大,表现为鲁东、鲁南地区高,鲁中和鲁西北地区低的空间分布格局,生态增值区范围较小,生态减值区广泛分布且面积增大。(3)山东省生态系统服务价值缺乏弹性,所采用的生态价值系数是可靠的。[结论]今后应着力优化土地利用结构和布局,通过规划等措施综合调控土地利用变化,从而促进山东省生态环境的稳定发展。     

农村宅基地整治潜力的空间显式测算与模拟

三峡工程的建设对库区生态环境的影响极大，为了深入分析三峡工程建设前、后土地利用活动的生态环境效应，该研究基于三峡库区土地利用变化和精细化生态系统服务价值（ecosystem services value，ESV）评估结果，细致地测度ESV时空演变及其对土地利用变化地敏感性。结果表明：1）三峡工程建设前，库区土地利用变化最主要的特征是耕地转为建设用地，而建设后则表现为林地、草地和耕地三者间的相互转换以及建设用地扩张。2）1980-2018年，三峡库区整体生态系统功能改善，ESV净增加18.49亿元，这主要由于三峡工程建设后大量耕地转为林地。但重庆主城区及其周边地区ESV持续减损。3）三峡工程建设前、后库区生态系统服务价值敏感性指数分别为0.73和1.46，敏感性增加。在空间分布上，库区东部夷陵、秭归，中部石柱、丰都以及重庆主城区生态系统服务和9种子服务功能的敏感性较高。总体来看，三峡工程的实施对库区生态系统服务功能的影响利大于弊。研究结果有助于加深对大型水利工程生态环境效应的认识，且为库区生态环境建设和保护提供指导。     

黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

2000-2020年黄河流域国土空间格局演变及生态响应

黄河流域国土空间格局变化将深刻影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)和功能，科学揭示其响应规律是构建高质量国土空间体系的应有之义。为此，从“三生空间”视角切入构建了两级衔接的国土空间分类体系，借助转移矩阵和修正的ESV评估模型，刻画了黄河流域2000–2020年间多级自然边界的国土空间格局及ESV演变特征，并采用图谱法揭示了ESV的时空响应规律。结果表明：1)2000–2020年间，一级空间中的生产空间持续减少，生活空间逐渐增加，生态空间较为稳定；二级空间中，除了农业生产空间和其他生态空间面积减少外，其他均呈上升态势。转化类型以草地生态空间与农业生产空间、其他生态空间以及林地生态空间的相互转换为主，集中分布在流域中上游地区。2)近20a间生态系统服务价值总体看涨，由2000年的10 976.59×10⁸元上升至2020年的11 210.96×10⁸元，草地生态空间、林地生态空间贡献最大。空间格局呈现“中部及西南部最高，东北部和东南部较高，西北部最低”的特征，显著增加的区域逐渐增多。3)生态增值区范围分布...     

景观格局变化下陕西汉江流域生态价值与风险的相关性研究

陕西汉江流域是"南水北调"中线工程的主要水源地,属于国家重点生态功能区。研究流域内景观格局的时空变化特征、生态系统服务价值和景观生态风险的相关性,对保持流域内生态系统稳定性、保障流域生态安全具有指导意义。基于2000年、2005年、2010年、2015年、2020年陕西汉江流域5期土地利用数据,采用景观格局指数计算、生态系统服务价值评估、景观生态风险评估等方法,研究景观格局变化下生态系统服务价值、景观生态风险的时空演变机制及空间相关关系。结果表明:(1)2000—2020年,流域内景观格局斑块破碎程度降低、异质性和连通性减弱、多样性增加,各地类景观向复杂化方向发展;(2)研究时域内,研究区ESV总体增加5.23亿元,气候调节价值最高,占比41.70%,以较低和中等价值等级为主,占比约61.62%;(3)研究时域内,研究区ESR整体呈小幅减少趋势,降幅1.40%,以较低和中等生态风险等级为主,占比约61.55%;(4)陕西汉江流域生态系统服务价值与生态风险之间存在显著负向空间相关性。景观格局变化使陕西汉江流域生态系统服务功能升高,生态风险降低,两者空间自相关性减弱。     

宁夏回族自治区生态系统服务价值时空演变及其驱动力

为了研究干旱半干旱地区土地利用变化及其ESV时空演变特征与驱动机制,基于2009-2017年研究区土地利用变更数据,采用土地利用动态度、ESV评估模型、SPSS以及空间自相关模型,定量分析了研究区ESV时空演化特征及其驱动因素。结果表明:(1)草地和耕地是研究区主要的土地利用类型,研究期间城镇村及工矿用地、交通运输用地面积动态度变化较大,其余各土地利用类型动态度变化度较小;(2)ESV总价值逐年下降,由2009年的902.58亿元下降至2017年的890.6亿元,空间上呈现出中部高、南北低的分布格局,各单项服务价值均呈下降的变化趋势,而林地和水域面积的减少,是导致调节服务和支持服务减少的主要原因;(3)ESV时空差异主要驱动因素为人口密度、城市化率以及人均GDP和境内外旅游收入;(4)空间相关性结果表明,ESV变化率与城镇化率、人均GDP以及人口密度呈负相关关系,且高-高和低-高集聚主要集中在南部地区,而高-低集聚主要集中在北部地区。生态用地面积的减少是ESV下降的主要原因,因此,增加和维护生态用地,控制城镇用地扩张是提升研究区ESV的关键。     

1990-2014年长江中游经济带生态系统服务价值时空变化特征

基于1990-2014年长江中游经济带土地利用变化过程,参照"中国生态系统单位面积生态系统服务价值当量表",采用Costanza的计算模型估算生态系统服务价值并分析其时空变化特征。结果表明:1990-2014年间,长江中游经济带生态系统服务价值增加113.84亿元,年均增长0.016%,总体呈"山区 > 丘陵区 > 平原区"的空间分布格局,上升区集中于江汉平原南部及洞庭湖平原西部,下降区主要沿"石首市-渝水区-九江县"分布;从不同功能价值来看,区域供给、支持服务功能价值分别下降28.08亿元,35.55亿元,调节、文化服务价值分别上升156.90亿元,20.57亿元,供给、支持和文化服务价值均呈山区高、平原低的分布格局,调节服务价值高值、低值区均集中于平原区,4种生态功能价值主要沿"石首市-渝水区-九江县"下降,调节、文化服务价值在江汉平原南部及洞庭湖平原西部上升,支持服务价值在江汉平原西南部上升,供给服务价值无上升集中区。     

基于地形梯度特征淇河流域生态系统服务价值损益

生态系统服务对人类生活具有十分重大的影响,研究生态系统服务价值有助于了解生态系统服务功能变化过程。文章利用修正后的中国陆地单位面积生态系统服务价值量表,结合2000年、2015年两期土地利用/覆被数据估算淇河流域生态系统服务价值,从地形梯度上分析流域内2000—2015年生态系统服务价值变化,深入探讨地形起伏度上生态系统服务价值空间特征。结果表明:（1）2000—2015年淇河流域内以林地、草地和耕地面积为主,研究时段内耕地减幅最大（29 671.64 hm²）,草地面积增幅最大（8 854.38 hm²）,未利用地单一动态度最高为632.14%;（2）2000—2015年研究区生态系统服务价值减少0.14亿元,耕地ESV在200～400 m高程分级上减幅最大（4 464.64万元）,坡度分级上>35°林地ESV减幅最明显（4 293万元）,水域ESV在微起伏地区增益最多（5 940万元）、林地ESV在中起伏地区减少5 492万元和微起伏地区增益3 967万元;（3）单项生态系统服务价值在地形梯度上损益存在差异,增益最大为水源涵养、土壤形成与保护减损最明显;（4）各项生态系统服务功能对研究区生态系统服务总价值贡献等级保持稳定,依次排序为支持服务 > 调节服务 > 供给服务 > 文化服务;敏感性指数均小于1,表明生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,研究结果具有稳健性。     

三峡库区重庆段土地利用转型及生态服务功能价值时空分异特征

为充分掌握土地系统与生态系统时空分异特征,推动自然生态系统和社会经济系统长期协调发展,以三峡库区(重庆段)为研究对象,基于土地利用数据,考虑土地利用转入转出双过程,挖掘空间置换的土地利用转移,采用Costanza的生态系统服务价值当量法,探讨了2005-2018年研究区土地利用转型时空特征及其生态系统服务价值时空变化特征,并运用空间自相关理论定量研究了生态系统服务价值空间分布关系及土地利用与生态价值间的空间响应特征。结果表明:研究区近15 a间耕地转出幅度最大,建设用地转入幅度最高;土地利用转型活跃程度与生态系统服务价值变化空间分布一致。生态系统服务价值量先增后减,以巫溪-涪陵为界,西低东高,西减东增;生态系统服务价值强度的空间分布具有显著的正向空间自相关关系,聚集趋势明显;土地利用程度与ESV具有显著空间负效应,极显著相关区域主要位于主城区范围、江津北侧及研究区东北边缘等地区。     

陕北榆林市土地生态价值及生态风险动态分析

以榆林市的遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱的理论和方法,在RS和GIS的支持下,生成了榆林市1985-2000年的土地利用及生态价值变化图谱;在此基础上,对该区土地利用及生态价值的时空变化特征进行了分析,并作了土地生态风险动态评估.研究表明,研究期内,榆林市未利用地及水域面积减少,耕地、林地、草地及建设用地面积增加,其中草地增加最多;未利用地向草地流转及草地与耕地的相互转化占了全区土地利用类型总变动量的79.59%,其中,北6县以未利用地向草地及草地向耕地流转为主,南6县以草地向林地及耕地向草地转变为主;土地利用变化使该区生态价值总量增加了3.11%,其中,北6县占总增量的86.74%;榆林市土地生态风险降低,与土地生态价值的变化情况能够相互印证.